ADS 中的光 S 参数

ADS 中的光 S 参数

前言

最近 ADS 新出了 Photonics Designer Suite，试用了一下，整体知识图谱与 VPIphotonics 一模一样，无非就是基于慢变振幅近似下等效基带变换的数学原理。因此，ADS 给这个仿真器起了个很直白的名字，叫做ENVELOPE，即波包仿真器（这个仿真器很早就有了）。

最有趣的还是 Photonics Designer 中引入了几个新的仿真器和模块，是专门针对光信号的，例如OPTICAL S-PARAMETERS和Optical Simulation Block。

其中Optical Simulation Block的作用是针对光信号偏振而来的，我们知道 VPIphotonics 中的光信号基本模式有两种，一种是Sample，一种是Block，分别对应不同边界条件。前者非周期双向交互，后者往往是周期单向，且传输延迟远大于数据块持续时间。ADS 里的Block对应含义与 VPI 中保持一致。

最有意思的还是OPTICAL S-PARAMETERS这个仿真器，因为据我所用的 VPI 11.1 版本中还没有这个东西，而它又是非常重要的网络参数模型。

以前在 VPI 中要构建一套 S 参数模型，只能自己排列一堆光学滤波器，并给每个滤波器分配透射谱，十分麻烦。现在 ADS 可以像电学 S 参数一样直接给出光学 S 参数，着实方便了许多。

MZM 案例

第一个案例我选择 MZM_behavioural_wrk 中的 MZM_Sparameter_Analysis，这个案例虽然不是用的OPTICAL S-PARAMETERS，而是用的普通S-PARAMETERS，但也告诉了我们光 S 参数与电 S 参数的相同之处。

本质上来讲，光 S 参数就是将普通电 S 参数的扫描域从频率转变为了波长。虽然感觉有些难以接受，但就目前版本的输入面板来看，就是如此。然后将原本两侧的电端接换成了光端接，端接阻抗设置的 1 Ohm，为什么这样设也没说，可能这里根本没考虑光的阻抗匹配吧。话说我学了这么多年光学，我也确实没听说过光的阻抗匹配，折射率匹配我倒是知道，降低光的反射率嘛，电的阻抗匹配貌似也是为了降低回损…（突然感觉电和光某种意义上相通了）

结果分析

按照上方设置的参数跑仿真，得到下图结果

从图中可以看出，两个 S 参数仿真器跑出来的结果一模一样，看看导出来的 S 参数文本数据

普通电 S 参数

光 S参数

这下完全看明白了，除了扫描域不一样，别的完全一样！

也不知道是不是 bug，扫描的明明是波长，元数据里还是写的 freq

本文分析了双端口网络的 S 参数，包括反射系数（S11、S22）和传输系数（S21、S12），电与光的 S 参数依然一模一样（除了扫描域）。

补充

多端口参数实际上就是一个一个的双端口堆叠而成，并额外加上 Crosstalk，因此将原 MZM 复制一份即可。

同样的，导出 S 参数文本进行比对

四端口普通电 S 参数

四端口光 S 参数

可以看到，结果依然是完全一样的，由于该四端口是由两个双端口堆叠而成，因此串扰 Crosstalk 为 0。